Hintergrundinformationen

Im Chemieunterricht der neunten Jahrgangsstufe am naturwissenschaftlich-technologischen Gymnasium findet sich das Thema Wasser im Rahmen des Lernbereichs 5 „Wechselwirkungskonzept – Anziehung zwischen Teilchen“. Laut Lehrplan „erklären die Schülerinnen und Schüler die Besonderheiten des Stoffes Wasser mithilfe der aus dem Bau des Wasser-Moleküls und den Wechselwirkungen zwischen den Wasser-Molekülen resultierenden Eigenschaften und sind sich dadurch der Bedeutung des Wassers als Grundlage für das Leben bewusst.“ (ISB 2025) Ziel des Unterrichts soll es also sein, dass Lernende verstehen, wie die besondere Struktur des Wassermoleküls – mit seinen polar gebundenen Atomen und den daraus resultierenden Wechselwirkungen – viele außergewöhnliche Eigenschaften erklärt, etwa die hohe Oberflächenspannung oder die Dichteanomalie. Die aktuelle Relevanz des Themas ist hoch: Wasser ist nicht nur für alle Lebewesen überlebenswichtig, sondern auch eine zunehmend knappe Ressource.

Zudem ist Wasser eng mit den 17 Zielen für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen verknüpft, insbesondere mit SDG 6 Sauberes Wasser und Sanitäreinrichtungen. Aber auch andere Ziele wie das SDG 13 Maßnahmen zum Klimaschutz, SDG 14 Leben unter Wasser und SDG 15 Leben an Land hängen direkt vom verantwortungsvollen Umgang mit Wasser ab. Ebenso können weitere SGDs, die zunächst nicht den Anschein machen direkt mit dem Thema „Wasser“ zusammenzuhängen (z. B. SDG 2: Geschlechtergleichheit) sollen in dieser Unterrichtseinheit damit verknüpft werden. Daher müssen der bewusste Umgang mit Wasser, die Erforschung seiner chemischen Eigenschaften und die Entwicklung nachhaltiger Wassernutzung im Zentrum globaler Herausforderungen wie Klimawandel und Ressourcenschutz stehen. Ziel der Unterrichtseinheit ist es somit, zunächst die chemischen Grundlagen von Wasser zu vermitteln, um im Anschluss ein Bewusstsein für die ökologische, soziale und wirtschaftliche Bedeutung dieser lebenswichtigen Ressource zu entwickeln.

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Ablauf

Benötigtes Material

  • Die einzelnen SDG-Icons als laminierte Drucke (für Anlaufstellen hierzu siehe Hinweise und Materialien)
  • Analog oder digital zur Verfügung gestellte Informationen zu den einzelnen SDGs (siehe Hinweise)
  • TaskCards- sowie Mentimeter-Zugang der Lehrperson (kostenfrei verfügbar)
  • Tablets für die Schüler:innen zur Nutzung von Mentimeter und TaskCards
  • Wollknäuel

Vorbereitung

  • Die PowerPoint-Präsentation zur Unterrichtsstunde sollte bereits geöffnet sein.
  • Hefteinträge sollten (falls gewünscht) vorab auf Mebis hochgeladen sein.
  • Eine TaskCard (Titel: „Wasser und die 17 Nachhaltigkeitsziele“, Darstellungsform: Spalten, 17 Spalten mit jeweils dem Titel des SGDs in passender Farbe, einem weiteren Reiter mit „Was soll erreicht werden? (kopiert von Webseite)“ und jeweils 3-4 Leitfragen) sowie Mentimeter-Umfragen (zwei Stück, jeweils Word Cloud mit den Fragen: „Was fällt euch zu diesem Bild ein?“ und „Inwiefern hat Wasser Auswirkungen auf mich?“ mit eingefügtem Bild (siehe PowerPoint-Folie 6) sollten bereits vorbereitet und geöffnet sein.

Durchführung

  • Als humorvoller Einstieg in die Unterrichtseinheit wird den Schüler:innen eine Folie zum „Gefahrstoff“ Dihydrogenmonoxid gezeigt (PowerPoint-Folie 1). Die Informationen werden innerhalb des Unterrichtsgesprächs besprochen und das Dihydrogenmonooxid als der Stoff der Stunde – Wasser – enttarnt. Anschließend wird der Begriff des „blauen Planeten“ thematisiert und gemeinsam überlegt, welche Bedeutung dem Stoff als Lebensgrundlage zukommt (PowerPoint-Folie 2).
  • In einer ersten Erarbeitungsphase wird mit Hilfe eines Diagramms (PowerPoint-Folie 3) herausgearbeitet, warum Wasser im Vergleich zu vielen anderen Stoffen über einen außergewöhnlich großen Temperaturbereich hinweg flüssig bleibt. Die Schüler:innen werden zu der Vermutung geleitet, dass dies mit den zwischenmolekularen Kräften – insbesondere den Wasserstoffbrücken, welche kurz wiederholt werden (PowerPoint-Folie 4) – zusammenhängt. Ein auf Mebis eingestellter passender Hefteintrag wird eingefügt bzw. abgeschrieben, um die Struktur und Wechselwirkungen der Wassermoleküle festzuhalten (PowerPoint-Folie 5).
  • Die zweite Erarbeitungsphase wird mit einem Foto aus dem Wettbewerb Wildlife Photographer of the Year – People’s Choice 2023 von Nima Sarikhani eingeführt, welches einen Eisbären auf einer Eisscholle zeigt (PowerPoint-Folie 6). Über einen QR-Code zum Tool Mentimeter sammeln die Schüler:innen erste Assoziationen, die vermutlich in der Regel das Thema Schmelzen der Pole thematisieren werden. Daran anknüpfend werden Zeitungsüberschriften (PowerPoint-Folie 7) und ein Zeitraffer-Video der NASA gezeigt, das den Rückgang des arktischen Eises veranschaulicht (verlinkt auf PowerPoint-Folie 8). Während des Videos werden wichtige Fakten erläutert, etwa der Temperaturanstieg um 3,1 °C in der Arktis zwischen 1971 und 2019 oder der Verlust von rund 2.670 Milliarden Tonnen Eis in der Antarktis zwischen 1992 und 2020. Es wird auch darauf hingewiesen, dass beim Betrachten von Videos auf Quellen geachtet werden muss, da oft Aufnahmen von Sommer- und Wintereis als „Vorher-Nachher-Bilder“ verwendet werden. Anschließend wird anhand von Diagrammen, die die Fläche des Meereises in Abhängigkeit von der Zeit im Sommer und Winter seit 1980 veranschaulichen (PowerPoint-Folien 9 und 10) verdeutlicht, dass die Eisbedeckung zu allen Jahreszeiten drastisch zurückgeht. Darauf folgt eine kurze Sammelphase zu den Folgen des Eisschmelzens, insbesondere dem Meeresspiegelanstieg (PowerPoint-Folie 12). Die Schüler:innen überlegen, welche Städte betroffen wären. Dabei werden Venedig und Amsterdam als Angaben erwartet, die Schüler:innen erwarten vermutlich jedoch nicht, wie viele und zum Teil weit vom Meer entfernte Städte betroffen wären. Weitere Folgen werden kurz von der Lehrperson erläutert (PowerPoint-Folie 13).
  • Der Hauptteil der zweiten Erarbeitungsphase wird eingeleitet durch die Frage, warum festes Wasser (also Eis) auf flüssigem Wasser schwimmt – eine Ausnahme von allen anderen Stoffen. Die Frage leitet so über zur Dichteanomalie des Wassers (PowerPoint-Folie 14).
  • Für ca. 15 min wird die Dichteanomalie experimentell (siehe Differenzierungshinweise) und/oder mithilfe von Abbildungen erarbeitet. Nach einer kurzen Wiederholung des Teilchenmodells (Vergleich mit Wachs: Dichte fest > flüssig > gasförmig) erkennen die Schüler:innen, dass Wasser eine Ausnahme darstellt (PowerPoint-Folien 15 und 16). Anhand eines Diagramms (PowerPoint-Folie 17) und einer Animation (verlinkt auf PowerPoint-Folie 18) wird die besondere Struktur von Eis erklärt: Unterhalb von 4 °C vergrößern sich die Teilchenabstände aufgrund der Ausbildung einer sechseckigen Käfigstruktur durch feste Wasserstoffbrücken. Beim Erstarren nimmt das Volumen zu, die Dichte ab – Wasser besitzt somit eine Dichteanomalie.
  • In einer kurzen Sicherungsphase werden alltagsnahe Fragen besprochen: Warum kann der Eisbär auf seiner Scholle schlafen? Warum platzen Flaschen im Gefrierfach? Warum frieren Fische in Seen nicht ein (PowerPoint-Folie 20)? Die letzte Frage dient als Übergang zur Vorbesprechung der Hausaufgabe, in der weitere besondere Eigenschaften von Wasser behandelt werden (PowerPoint-Folie 21). Die Aufgabenstellung befindet sich auf einem Informationsblatt zur Dichteanomalie, welches den Schüler:innen zur Verfügung gestellt wird.
  • In einer abschließenden Erarbeitungsphase zu den Eigenschaften von Wasser wird mit Hilfe der PowerPoint-Folien 22-24 und ggf. einem kleinen Handversuch für die Schüler:innen (Büroklammer auf Wasseroberfläche, siehe Differenzierungshinweise) die Oberflächenspannung erarbeitet, welche im Rahmen eines kurzen Hefteintrags (PowerPoint-Folie 25) gesichert wird.
  • Im zweiten Teil der Unterrichtseinheit wird nun die Verbindung zur Nachhaltigkeit hergestellt: Die Schüler:innen reflektieren zunächst über eine Mentimeter-Frage („Wie beeinflusst Wasser mein Leben?“) (PowerPoint-Folie 27). Hier werden Ergebnisse wie „aufs Klo gehen“, „Hände waschen“ erwartet und im Plenum besprochen. Anschließend erarbeiten die Schüler:innen den globalen Bezug. Mithilfe der PowerPoint-Präsentation werden die 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs) vorgestellt (PowerPoint-Folien 28 und 29).
  • In der Erarbeitungsphase sollen die Schüler:innen nun das Thema „Wasser“ und seine Bezüge zu den Nachhaltigkeitszielen im globalen Zusammenhang betrachten. Dazu bekommen sie jeweils allein oder zu zweit ein Nachhaltigkeitsziel zugeteilt, indem sie eines der vorher laminierten Ziele ziehen (siehe benötigte Materialien). Es werden nur die Ziele 1 – 16 verteilt. Zu ihrem jeweiligen Ziel bekommen sie von der Lehrkraft vielfältige Informationen und Leitfragen (siehe Arbeitsblatt), welche sie sichten und auswerten bzw. beantworten sollen. Über einen QR-Code auf der Folie, auf welcher der Arbeitsauftrag erläutert wird (PowerPoint-Folie 30), gelangen die Schüler:innen zu einer vorbereiteten TaskCard. In dieser sollen sie zu ihrem Ziel die Informationen ergänzen und alltagsbezogene Handlungsoptionen zur Umsetzung der jeweiligen Teilziele entwickeln, sodass ein Transfer vom globalen Makrokontext in die subjektive Handlungsebene angebahnt wird. Im Anschluss projiziert die Lehrkraft die TaskCard an die Tafel und die Gruppen stellen ihre Ergebnisse jeweils vor. Die Taskcard soll den Schüler:innen weiterhin zur Verfügung stehen und als Lerngrundlage für Folgestunden dienen.
  • Um die einzelnen Ergebnisse miteinander in Verbindung zu bringen, verteilen sich die Schüler:innen im Raum und überlegen, wie ihr Ziel mit anderen in Verbindung steht (PowerPoint-Folie 33). Mit Hilfe eines Wollknäuels wird durch Hin- und Herwerfen ein Netz gesponnen (siehe die Methode Vernetzungsspiel in der BNE-Box), das die komplexen Verflechtungen der Nachhaltigkeitsziele abbildet. Sobald das Netz vervollständigt ist, wird SDG 17: „Partnerschaften zur Erreichung der Ziele“ (PowerPoint-Folie 34) vorgestellt und im Unterrichtsgespräch erarbeitet, dass die SDGs nicht einzeln erreicht werden können, sondern in wechselseitigem Zusammenhang stehen. Genauso lassen sich globale Probleme in Bezug auf BNE nicht allein bzw. innerstaatlich lösen, sondern bedürfen auch globaler Zusammenarbeit.

Nachbereitung

  • In einer Folgestunde wird die Mentimeter-Abfrage „Inwiefern hat Wasser Auswirkungen auf mich?“ wiederholt mit dem Ziel, dass nun idealerweise Aspekte genannt werden, die mit den SDGs im Zusammenhang stehen. Die neuen Beiträge werden mit den alten (durch Screenshots gesichert) verglichen und im Plenum diskutiert.

Hinweise

  • Der Fokus der Unterrichtseinheit liegt auf der intensiven Beschäftigung mit den SDGs und dem dahinterstehenden Nachhaltigkeitsverständnis.
  • Vielfältige Informationen zu den einzelnen SDGs finden sich außer in den Materialien zu dieser Unterrichtsidee beispielsweise auf der offiziellen Webseite der 17 Ziele für Nachhaltige Entwicklung oder auf der Webseite des Bundesministeriums für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung.
  • Die für den zweiten Teil der Unterrichtseinheit benötigte TaskCard sowie die Mentimeter-Abfragen müssen von der Lehrperson selbst erstellt werden. Anleitungen zu den Tools finden sich hier für TaskCards (vgl. dSign Systems GmbH 2022) sowie für Mentimeter hier vom Team eLearning der Universitätsmedizin Charité Berlin (2024).

Differenzierungsmöglichkeiten

  • In leistungsschwächeren Lerngruppen können die Schüler:innen sich hauptsächlich auf die Leitfragen konzentrieren bzw. können Informationen vorab durch die Lehrperson in einfacher Sprache und ggf. gekürzt aufgearbeitet werden
  • Für besonders motivierte Lerngruppen können nur die Leitfragen vorgegeben werden und die Recherche selbstständig gestaltet werden.
  • Es besteht die Möglichkeit, in der Unterrichtseinheit zum Thema passende Experimente durchzuführen: Eis in Wasser und festes Kerzenwachs in flüssigem Wachs sowie der Schüler:innenversuch, Büroklammern auf Wasser schwimmen zu lassen. Diese Experimente sollten vor Beginn der Unterrichtseinheit vorbereitet werden.

Mehr Informationen zu grundlegenden Differenzierungs­möglichkeiten

BNE-Kompetenzen

In dieser Unterrichtseinheit werden folgende BNE-Kompetenzen von Lernenden besonders gefördert.

Wissen aufbauen, das weltoffen ist und neue Perspektiven integriert:
In der Beschäftigung mit den SDGs im Rahmen eines einzigen Themas, erkennen die Schüler:innen die globalen Zusammenwirkungen rund um den lebensnotwendigen Stoff Wasser.

Vorausschauend denken und handeln:
Durch die intensive Beschäftigung mit den persönlichen und globalen Auswirkungen von Wasser, sollen die Schüler:innen dazu ermutigt werden, ihren Umgang mit Wasser vor dem Hintergrund der 17 Nachhaltigkeitsziele zu reflektieren und nachhaltige Handlungsoptionen für ihren Alltag zu entwickeln

Interdisziplinär Erkenntnisse gewinnen:
Die Schüler:innen beschäftigen sich zunächst mit den chemischen Eigenschaften, erlangen durch die Gruppenarbeit jedoch auch aus vielen anderen Bereichen (z. B. Politik, Wirtschaft) Informationen zum Thema Wasser

Gemeinsam mit anderen planen und handeln:
Durch das „Spannen des Netzes“ erkennen die Schüler:innen, dass die Erreichung der 17 SDGs nur in gemeinsamem Planen und Handeln erreicht werden können.

An kollektiven Entscheidungsprozessen teilhaben:
Die Schüler:innen reflektieren durch die Behandlung der globalen Zusammenhänge ihre eigene Beeinflussung durch „Wasser“ und wie sie gesellschaftliche Prozesse und Diskurse rund um den Stoff (mit)gestalten können.

Sich und andere motivieren können aktiv zu werden:
Durch die intensive, mehrperspektivische und wissenschaftlich fundierte Beschäftigung mit dem Thema Wasser, sollen die Schüler:innen dazu motiviert werden, ihren eigenen Umgang mit Wasser zu ändern.

Die eigenen Leitbilder und die anderer reflektieren:
Die Schüler:innen reflektieren über den Zugang der Thematik Wasser die durch die SDG-Icons transportierten Wertvorstellungen, erkennen Leerstellen und thematisieren, wie sich das neue Wissen auf ihre ursprüngliche Haltung zu den SDGs auswirkt.

Empathie und Solidarität für Benachteiligte zeigen können:
Durch die intensive Beschäftigung mit den Auswirkungen von z. B. Wassermangel oder dem Fehlen sauberen Trinkwassers soll Empathie bei den Schüler:innen geweckt werden.

Mehr Informationen zum Zusammenhang von BNE-Kompetenzen von Lernenden und Lehrenden

Quellenverzeichnis

dSign Systems GmbH (2022): TaskCards Anleitungen. Tutorials zur Nutzung von TaskCards. Online: https://www.taskcards.de/#/board/8a8ca8ce-b77f-4d6a-a41c-023ffb4a7c5f/view (zuletzt abgerufen am 26.11.2025)

Staatsinstitut für Schulqualität und Bildungsforschung (2025): LehrplanPLUS für das Gymnasium, Jahrgangsstufe 9. Chemie. Online: https://www.lehrplanplus.bayern.de/fachlehrplan/gymnasium/9/chemie/ch-ntg (zuletzt abgerufen am 08.12.2025)

Team eLearning der Universitätsmedizin Charité Berlin (2024): Mentimeter-Einführung. Anleitung für Lehrende. Online: https://elearning.charite.de/fileadmin/user_upload/microsites/sonstige/elearning/2._Plattformen_und_Tools/Live_Abstimmungen/Mentimeter_Anleitung_v6_DBF_20240822.pdf (zuletzt abgerufen am 26.11.2025)